Wie ist ein Pufferspeicher aufgebaut?

Ein Pufferspeicher hat die Aufgabe die Wärme eines Wärmeerzeugers aufzunehmen, sie zu speichern und bei Bedarf an das Heizungssystem abzugeben. Da Wärme in nahezu allen Heizungsanlagen über zirkulierendes Heizungswasser durch das Haus transportiert wird, beinhaltet auch der Pufferspeicher entsprechend heißes Wasser.

Einfach gesagt ist ein Pufferspeicher also ein großer, vom Heizungswasser durchflossener Behälter, der zwischen Wärmeerzeuger und Wärmeverbrauchern, also Heizkörpern oder Fußbodenheizflächen, installiert wird.

Um Wärmeverluste zu vermeiden, ist der Behälter umlaufend gedämmt.

Besonderheit Solarthermie

Eine Ausnahme stellt der Pufferspeicher für eine Solarthermie-Anlage dar. Der Grund dafür ist, dass Solaranlagen nicht von reinem Wasser, sondern von einem Wasser-Frostschutz-Gemisch durchflossen werden, um ein Einfrieren im Winter verhindern zu können. Damit sich diese Sole genannte Flüssigkeit nicht mit dem Heizungswasser vermischt, durchströmt sie den Pufferspeicher über einen eigenen Wärmeerzeuger, der in Form einer Rohrschlange in den Speicher integriert ist. Für Solaranlagen zur Warmwasserbereitung sind mit ähnlichem Aufbau auch Trinkwasserspeicher verfügbar.

Besonderheit Schichtladespeicher

Wasser ändert seine Dichte, in Abhängigkeit der Temperatur. So ist warmes Wasser, bezogen auf das Volumen leichter als kaltes und steigt in einem stehenden Gefäß automatisch nach oben. Spürbar wird dieser Effekt zum Beispiel in einem ruhigen See im Sommer. Während das Wasser an der Oberfläche noch warm ist, sinkt die Temperatur, je tiefer man hinein geht.

In der Heizungsanlage kann dieser Effekt zur Steigerung der Effizienz genutzt werden. Wird alles Wasser im Speicher, sowohl das kalte aus dem Rücklauf der Verbraucher, als auch das Warme aus dem Vorlauf des Wärmeerzeugers, richtig durchmischt, stellt sich überall im Speicher die gleiche Temperatur ein. Da das Heizsystem auf der Verbraucherseite eine entsprechend hohe Temperatur benötigt, kann dem Speicher so immer nur dann Wärme entzogen werden, wenn er wirklich voll beladen ist. Kann allerdings eine Temperaturschichtung im Pufferspeicher aufrechterhalten werden, ist die Wassertemperatur im oberen Bereich des Speichers viel höher als im unteren. Die Wärme kann dabei effizient entzogen werden, auch wenn der Speicher nicht voll beladen ist.

Um diesen Effekt zu ermöglichen, hat ein Schichtladespeicher einen komplexeren Aufbau. Über ein Rohrleitungssystem im inneren oder am äußeren des Pufferspeichers, gelangt das Wasser aus dem Wärmeerzeuger dabei immer in der richtigen Höhe, bzw. in der Schicht mit ähnlichen Temperaturen, in den Behälter. Eine besonders niedrige Strömungsgeschwindigkeit unterstützt die Temperaturschichtung zusätzlich.

Wie funktioniert ein Pufferspeicher?

Ein Pufferspeicher nimmt das heiße Wasser von einem Wärmeerzeuger, zum Beispiel einem Pelletkessel oder einer Solarthermieanlage, auf und gibt es bei Bedarf an Verbraucher wie Heizkörper oder Fußbodenheizflächen ab.

Ein großer Vorteil dabei ist, dass der Wärmeerzeuger- und der Wärmeverbraucher-Kreis getrennt voneinander arbeiten können. Das heißt, auch wenn gerade keine Wärme im System benötigt wird, kann der Pufferspeicher die Wärme des Wärmeerzeugers abnehmen. Wichtig ist das zum Beispiel bei einer Holzheizung oder der Wärme aus einer Solarthermie-Anlage. Denn Holzheizungen sind schlecht regelbar und brennen, einmal entzündet in der Regel ganz ab. Wird dabei nur wenig Wärme im System benötigt, bliebe ohne Pufferspeicher ein hoher Anteil der Wärme, der nicht effizient genutzt werden könnte. Ein zusätzlicher Vorteil dabei ist, dass die Wärmeerzeuger mit einem Pufferspeicher ohne häufig an- und abzuschalten (zum Beispiel Gas- oder Pelletkessel) immer im optimalen Leistungsbereich arbeiten. Das verbessert nicht nur die Energieausbeute, sondern erhöht auch die Lebensdauer von Wärmeerzeugern und anderen Komponenten der Heizungsanlage.

Die folgende Skizze verdeutlicht die Funktion eines Pufferspeichers grafisch.

Skizze Pufferspeicher im System

Die Skizze zeigt, dass die Wärme des Wärmeerzeugers unabhängig von den Verbrauchern an den Pufferspeicher abgegeben wird. Der Wärmeerzeuger kann dabei bis zur Füllung des Pufferspeichers mit einer optimalen Leistung und einem hohen Wirkungsgrad arbeiten. Zusätzlich kann unabhängig vom ersten Wärmeerzeuger auch die Wärme aus einer Solarthermieanlage eingespeichert werden. Der Pufferspeicher eignet sich also auch um verschiedene Wärmeerzeuger in einer Heizungsanlage miteinander zu verbinden.

Entgegen der Wärmeerzeugung, kann aber auch die Verbraucherseite unabhängig arbeiten. Denn immer wenn Wärme im Haus benötigt wird, kann sie dem Speicher entnommen werden. Und das auch dann, wenn kein Wärmeerzeuger in Betrieb ist oder die Sonne gerade nicht scheint.

Die Größe des Pufferspeichers sollte generell auf den Wärmebedarf im jeweiligen Haus und die Art der geplanten Energieerzeuger angepasst werden.

Welche Vorteile hat ein Pufferspeicher?

Aus den vorherigen Abschnitten gehen einige Vorteile der Pufferspeicher hervor, die ich an dieser Stelle noch einmal übersichtlich zusammenfassen möchte:

  • Pufferspeicher trennen die Wärmeerzeugung von der Wärmeverteilung. Dabei kann der Erzeuger unabhängig des Wärmebedarfs im Gebäude immer in seiner optimalen Leistungsstufe arbeiten. Neben einem steigenden Wirkungsgrad, verringert sich somit auch die Taktrate. Das heißt, der Wärmeerzeuger muss nicht ständig an und abschalten wodurch auch die Lebenszeit steigt.
  • Durch die gestiegene Effizienz führt ein Pufferspeicher auch zu einer Reduzierung der Heizkosten.
  • Vor allem erneuerbare Energien können mit einem Pufferspeicher optimal in die Heizungsanlage integriert werden. Denn der Speicher passt das schlecht regelbare Wärmeangebot an den zeitversetzten Bedarf an.
  • Über einen Pufferspeicher können mehrere Wärmeerzeuger in einer Heizungsanlage einfach miteinander kombiniert werden.

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